三种板式无砟轨道关键施工工艺技术比较和应用趋势

张永厚（中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所，北京　100081）

三种板式无砟轨道关键施工工艺技术比较和应用趋势

张永厚
（中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所，北京100081）

板式无砟轨道具有良好的结构稳定性、刚度均匀性、线路平顺性和耐久性，以及维修量小、舒适度高等特点，在高速铁路（客运专线）建设中得到了广泛应用。本文对我国高速铁路建设中常用的CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型三种板式无砟轨道结构特点和关键施工工艺进行了分析和比较，结合三种板型在我国已经建成通车的高铁（客专）线路中所占比重的统计分析，提出CRTSⅢ型板式无砟轨道在今后高速铁路建设中的应用前景优势明显。

板式无砟轨道；关键工艺；比较；应用趋势

中国高速铁路的建设和发展令世界瞩目，据统计，截止到2015年12月，我国已正式通车的高速铁路（含客运专线、城际铁路）线路已达60条（段）以上，通车里程超过2万km，居世界第一位。在高速铁路（客运专线）建设中大量采用了无砟轨道技术。迄今为止，我国已成功应用了CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道。本文从多年的工程实践出发，针对上述3种板式无砟轨道，从结构特点、施工工艺、养护维修等方面进行了分析比较，提出CRTSⅢ型板式无砟轨道的应用前景优势明显。

1　无砟轨道的分类与特点

我国无砟轨道结构主要分为板式无砟轨道、双块式无砟轨道和长枕埋入式无砟轨道3大类。板式无砟轨道采用工厂预制轨道板现场铺设方式，主要分为CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型3种轨道板和道岔板；双块式无砟轨道采用工厂预制部分轨枕（承轨槽部分）并组排现场浇筑道床形成整体道床板，分为CRTSⅠ型、CRTSⅡ型2种；长枕埋入式无砟轨道采用工厂预制整条轨枕并组排现场浇筑道床形成整体道床板。

CRTSⅠ型板式无砟轨道是在现浇的钢筋混凝土底座板上铺设预制轨道板，通过水泥乳化沥青砂浆层进行调整，利用凸形挡台进行限位，并适应ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构形式；分为预应力混凝土轨道板、预应力混凝土框架板和钢筋混凝土框架板3种形式。CRTSⅠ型板的特点是：单元式轨道板，板与板之间不连接，板缝不填充，通过设置凸形挡台限位（周围填充树脂）。标准板有6种规格，长度分别为5 600，4 962，4 856（4856A梁端），4330，3 685，3 060 mm，这种板型是基于日本无砟轨道板技术改进研制的。

CRTSⅡ型板式无砟轨道是通过水泥乳化沥青砂浆调整层将预制轨道板铺设在现场摊铺的混凝土支承层或现浇钢筋混凝土底座板上，并适应ZPW-2000轨道电路要求的纵连板式无砟轨道结构形式；分为无挡肩和有挡肩2种形式。无挡肩轨道板配套使用无挡肩弹性分开式扣件，取消打磨、布板等复杂工艺，有挡肩轨道板配套使用弹性不分开式扣件和承轨台打磨技术。CRTSⅡ型板的特点是：整体式轨道板，即底座板纵向、轨道板纵向要连接形成通长的整体板带结构，两侧设置侧向挡块。标准板长度统一为6.45 m，这种板型是基于德国博格板技术改进研制的。

CRTSⅢ型板式无砟轨道是采用预制轨道板单元结构，通过在现浇钢筋混凝土底座板上设置凹槽限位，充填自密实混凝土与轨道板形成复合结构，并适应ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构形式；分为先张板和后张板2种形式。CRTSⅢ型板的特点是：单元式轨道板，板与板之间不连接，板缝不填充，通过在底座板上设置的2个限位凹槽限位。标准板有3种规格，分别为P5600，P4925，P4856，特殊板有3种规格，分别为P3710，P5600A，P4925B。这种板型是我国2009年从成灌铁路开始自主研发和设计的新产品，具有完全自主知识产权。

2　板式无砟轨道的关键工艺技术

三种类型无砟轨道板制造和安装流程及对比见表1。

2.1CRTSⅠ型板

CRTSⅠ型板式无砟轨道全面推广应用的客专线路包括石太客专（部分）、哈大客专、广深港客专、广珠城际、沪宁城际等，线路总长度1 535 km。这种轨道板的特点是结构形式简单，单元划分明确。其关键技术和工艺要点如下：

1）轨道板铺设前对线下结构物进行沉降变形观测及无砟轨道铺设条件评估与验收。

2）CPⅢ控制网测设与评估。

3）底座板和凸形挡台与线下结构物进行有效连接防止纵横向位移（线下结构物预埋连接套筒）。

4）轨道板预制、张拉、养护及存放（立放），板内钢筋层间须进行绝缘处理和接地处理，并测试合格（电阻＞2 MΩ）。

5）轨道板精调和固定压紧。

6）CA砂浆拌制、配送和灌注，凸形挡台侧缝树脂填充。

表1　三种类型无砟轨道板制造和安装工艺流程及对比

2.2CRTSⅡ型板

CRTSⅡ型板式无砟轨道全面推广应用的高铁（客专）线路包括京津城际、京沪高铁、京广高铁京武段、沪昆客专、沪杭客专、宁杭客专、杭甬客专、津秦客专、合蚌客专、合福客专等，线路总长度6 136 km。这种轨道板的特点是整体性好、线路平顺性好、精度高，但施工工艺较复杂。其关键技术和工艺控制要点如下：

1）轨道板铺设前对线下结构物进行沉降变形观测及无砟轨道铺设条件评估与验收。

2）CPⅢ控制网测设与评估。

3）线下结构物基面处理，桥梁地段须铺设“二布一膜”滑动层，施工滑动层前须先对桥面进行基面处理及施作防水层（京沪高铁采用抛丸和喷涂聚脲防水层工艺），且在梁端两侧1.45 m范围内铺设高强度挤塑板。

4）桥梁地段在桥台侧设置端刺和摩擦板，桥面设置临时端刺，分段连续浇筑底座板并张拉。

5）轨道板预制及养护，板内钢筋层间须进行绝缘处理和接地处理，并测试合格（电阻＞2 MΩ），毛坯板存放一个月后进行打磨处理。

6）轨道板精调、固定压紧及封边，设排气孔并对灌注腔预湿。

7）CA砂浆拌制、配送和灌注。

8）轨道板纵连，连接缝封填。

9）剪力销锚固，后浇带混凝土浇筑。

2.3CRTSⅢ型板

CRTSⅢ型板式无砟轨道全面推广应用的客专线路包括成灌铁路、武汉城际铁路、成贵客专、盘营客专、沈丹客专、郑徐客专、京沈客专（未开通）等，线路长度1 849 km。这种轨道板的特点是结构简单，单元划分明确，耐久性、可维修性好。其关键技术和工艺控制要点如下：

1）轨道板铺设前对线下结构物进行沉降变形观测、无砟轨道铺设条件评估与验收。

2）CPⅢ控制网测设与评估。

3）底座板及限位凹槽与线下结构物进行有效连接，防止纵横向位移（线下结构物预埋连接套筒）。

4）轨道板预制、养护及存放（立放），板内钢筋层间须进行绝缘处理和接地处理，并测试合格（电阻＞2 MΩ）。

5）轨道板精调和固定压紧。

6）自密实混凝土拌制、配送及灌注，模板四角及长边侧设排气孔并对灌注腔进行预湿。

3　板式无砟轨道的技术特点和优势

3.1CRTSⅠ型板

CRTSⅠ型板式无砟轨道通常的结构方案为无挡肩的独立单元板式无砟轨道结构，主要由钢轨、扣件、充填式垫板、预制轨道板、水泥乳化沥青砂浆层（CA砂浆）、凸形挡台及钢筋混凝土底座板等部分组成。底座板及凸形挡台与线下结构物通过预埋套筒内的连接钢筋有效连接，混凝土浇筑后形成稳定受力体整体抵抗外力。桥梁地段底座板在线下结构断缝处和轨道板断缝处均断开，路基地段底座板每2～3块轨道板设一断缝，断缝处用聚乙烯泡沫板填缝，顶部及侧边用聚氨酯封闭。列车荷载通过钢轨传至轨道板后，轨道板通过中间填充层 CA砂浆将力传至底座板，底座板通过连接钢筋和混凝土底面将力传至下部结构。轨道板与底座板之间的填充层为低弹模的水泥乳化沥青砂浆，其弹性模量为100～300 MPa，是一个具有较好弹性的缓冲层，有利于外力的传递和缓冲，其标准厚度为4～10 cm。

CRTSⅠ型板式无砟轨道的技术特点和优势在于单元分块式结构，形式较简单，受力状态明确；轨道板采用无挡肩平板式结构，制造较简单，后张法施加预应力工艺成熟稳定；底座板通过预埋钢筋与梁面连接，形成稳定受力体；轨道板铺设工艺较简单，由于是单元分块式结构，运营过程中结构出现病害易于整治修复。缺点是轨道结构纵向整体性和刚度均匀性较差，线路平顺性相对较差；CA砂浆质量较难控制，耐久性有待研究。

3.2CRTSⅡ型板

CRTSⅡ型板式无砟轨道通常的结构方案为带挡肩的纵连板式无砟轨道结构，主要由钢轨、扣件、预制轨道板、水泥乳化沥青砂浆填充层（CA砂浆）、钢筋混凝土底座（路基段为水硬性支承层）、“二布一膜”滑动层及高强度挤塑板（桥梁地段）、锚固结构、侧向挡块等部分组成，承轨面设置1∶40轨底坡。轨道板端部布置螺纹钢筋，通过张拉扣件纵向连接形成一个贯通的、无限长的连续轨道结构。桥面上轨道板铺设，经精调和灌浆后进行纵向张拉连接成为整体，为适应底座板连续结构受力，在桥梁两端路基上设置摩擦板和端刺，施工期间在桥上设置临时端刺，以限制底座板中的应力及温度变形，两端刺间底座板跨梁缝连接时在桥梁固定支座上方通过在梁体上设置的预埋钢筋和剪力齿槽与梁体固结，形成底座板纵向传力结构，底座板两侧设置侧向挡块，以限制底座板横向位移。列车水平荷载传至底座板处时，通过滑动传至梁端预埋钢筋（剪力销）和剪力齿槽处，再通过预埋钢筋（剪力销）和剪力齿槽传至固定支座。

CRTSⅡ型板填充层是高弹模的水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆），其弹性模量为7 000～10 000 MPa，是填充于底座板与轨道板之间的结构层，主要起充填、支撑、承力和传力作用，并可提供一定的弹韧性，是轨道的重要结构层，其标准厚度为3 cm。底座板与梁面之间铺设“两布一膜”滑动层（剪力齿槽部位除外），形成底座板与梁面可相对滑动的状态，在梁端一定范围（一般是1.45 m）内，为减小梁体转动对底座板的影响，铺设具有一定刚度的高强度挤塑板。

CRTSⅡ型板式无砟轨道的技术特点和优势在于通长的纵连结构方式，整体性强，纵向刚度均匀，线路平顺性好，保证高速列车运行的平稳性和舒适性；桥梁地段底座板与梁面间设滑动层，减少桥梁结构变形对轨道结构的影响。但缺点是施工环节多，工艺较复杂，造价较高；CA砂浆填充层厚度较薄，灌注质量较难控制，耐久性有待研究；由于是整体式纵连结构，即使是结构局部出现病害也较难整治处理。

3.3CRTSⅢ型板

CRTSⅢ型板式无砟轨道通常的结构为带挡肩的单元板式无砟轨道结构，主要由钢轨、扣件、预制轨道板、配筋的自密实混凝土调整层、限位凹槽（挡台）、中间隔离层（土工布）、弹性垫板、钢筋混凝土底座等部分组成，轨道板上设置承轨台，承轨面设置1∶40轨底坡。板下设置2排U形连接钢筋，通过与内设钢筋网片的自密实混凝土紧密联结，形成复合板结构，以期防止轨道板离缝或自密实混凝土裂缝的出现。轨道结构采用单元分块式结构，轨道板间不连接，底座板在每块轨道板范围内设置2个限位凹槽（挡台），其受力特征与传力途径与CRTSⅠ型板基本相同。

CRTSⅢ型板的技术特点和优势为单元分块式结构，形式简单，力学模型及受力状态清晰；自密实混凝土层代替CA砂浆起支承和调整作用，能消除部分施工误差，其弹性模量约为20 000 MPa；通过门形筋与轨道板连接成为复合板，通过配置钢筋增强轨道结构的整体性；复合板和底座板之间设置隔离层，并通过凹槽凸台结构限位（凹槽周边铺设弹性垫板），传力体系明确；底座板通过预埋钢筋与梁面联结，形成稳定受力体；上下板层间用土工布隔离，有利于特殊情况下结构的养护维修；施工工艺较简单，结构耐久性大大提高。缺点是轨道结构纵向整体性和刚度均匀性相对较差，线路平顺性较CRTSⅡ型差。

4　板式无砟轨道的应用趋势

4.1三种板式无砟轨道所占的比例

CRTSⅡ型板占有较大比重，达到65%，以京沪高铁、京武高铁、沪昆客专、合福客专等长大线路为代表；CRTSⅠ型板占16%，以哈大客专、广深港客专和沪宁城际为代表；CRTSⅢ型板占19%，以成贵客专、盘营客专、沈丹客专、郑徐客专、京沈客专（未开通）为代表。

4.2三种板式无砟轨道的发展趋势

CRTSⅠ型板虽然结构较简单，轨道板制造和铺设工艺相对简便（无挡肩），但由于作为缓冲层的水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）拌制和灌注质量不易控制，耐久性和使用寿命尚不明确，加之造价也较高，故其应用范围较小。

CRTSⅡ型板目前所占比例最高，其结构整体稳定性和平顺性较好，但轨道板制造较复杂（有挡肩），承轨台制造精度要求很高且须进行打磨处理；轨道板铺设工艺较复杂，从底座板开始需要对基面进行严格处理，进行分段和布板设计，每块轨道板的设计位置固定不具有通用性，桥梁地段须设永久端刺和临时端刺，轨道板纵连后整体性虽然提高，但运营过程中一旦出现问题（哪怕是局部问题）维修非常困难，对线路运营可能会产生较大影响；水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）拌制和灌注质量不易控制，耐久性和使用寿命尚不明确，造价也较高，因此这种板型应该不是将来的发展方向。

CRTSⅢ型板虽然轨道板制造也较复杂（有挡肩），承轨台制造精度要求高，但取消了打磨处理工艺；它所采用的自密实混凝土虽然制拌和灌注工艺质量要求都较高，但由于其较好地解决了水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）耐久性不能保证的问题，大大提高了结构耐久性和使用寿命，同时自密实混凝土通过门形筋与轨道板连接成为复合结构参与受力，使结构的强度和刚度均有提高。从造价方面看，自密实混凝土强度等级为C40，单方造价大约是CA砂浆的50%，与 CRTSⅠ型板相比混凝土用量并不大，CRTSⅠ型板CA砂浆厚度为40～100 mm，沈丹客专自密实混凝土厚度为100 mm，京沈客专则优化为90 mm。从线路长期运营维修养护方面看，CRTSⅢ型板与CRTSⅠ型板相类似，均为单元板式结构，如果轨道板或线下结构出现病害，可以通过局部维修或更换方式迅速予以解决，不会影响全线。

综上所述，CRTSⅢ型板式无砟轨道从结构形式、受力特性、耐久性、工程造价及可维护等方面均显示了明显的优势，将是今后我国高速铁路（客运专线）应用和发展的方向。

5　结束语

我国高速铁路技术已开始走向世界，CRTSⅢ型板式无砟轨道采用的是我国完全自主创新、能够走出国门的高铁技术体系，相信经过高铁建设者们的进一步努力，在未来的国际高速铁路建设市场，CRTSⅢ型无砟轨道板将会有更加广阔的应用和发展前景。

［1］何华武.无碴轨道技术［M］.北京：中国铁道出版社，2009.

［2］陈希成.高速铁路板式轨道结构力学分析［D］.成都：西南交通大学，2008.

［3］张丽平.桥上 CRTSⅢ型板式无砟轨道动力学性能分析［D］.成都：西南交通大学，2011.

［4］王成晓.CRTSⅢ型板式无砟轨道力学性能研究［D］.北京：北京交通大学，2011.

［5］李林香，谭盐宾，李化建，等.CRTSⅢ型板式无砟轨道用低胶凝材料用量自密实混凝土的制备与性能［J］.铁道建筑，2016（1）：84-88.

（责任审编孟庆伶）

Key Construction Technology Comparison and Application Trends for Three Types of Slab-type Ballastless Tracks

ZHANG Yonghou
（Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China）

T he slab-type ballastless tracks have such characteristics as good structural stability，stiffness uniformity，track smoothness and durability，small maintenance work and high comfort，which are widely applied in the constructions of high speed railway（passenger dedicated line）.T he structure characteristics and key construction technology for CRT SⅠ，CRT SⅡ and CRT SⅢ slab-type ballastless track mainly used in the high speed railway constructions in China were analyzed and compared，and it was pointed out that the advantage of the application prospects and trends of the CRT SⅢ slab-type ballastless track in the high speed railway constructions in the future would be obvious by combing with the statistical analysis for three types of slab-type ballastless track proportion in completed high speed railway（passenger dedicated）lines.

Slab-type ballastless track；Key technology；Comparison；Application trend

张永厚（1964— ），男，高级工程师，硕士。

U213.2+44

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.07.31

1003-1995（2016）07-0127-05

2016-02-25；

2016-03-30